DE2055955B2 - Verfahren zur Errichtung von Wandkonstruktionen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Bau von Wandkonstruktionen, insbesondere von Tunnelwänden mit dauernder Veränderung ausgesetzter Belastung.

Im Hoch- und Tiefbau gibt es eine alte Bestrebung, die zwischen den einzelnen Bauelementen, Bauteilen auftretenden Druck- und Scherkräfte längs einer je größeren Oberfläche, mit einer je geringeren spezifischen Kraft zu übergeben, so daß die mechanische Beanspruchung der Körper auf einem möglichst kleinen Wert gehalten werden kann. Die größere Beanspruchung nämlich — wenn sie sich auch nur als lokaler Spitzenwert ergibt — benötigt ein Material mit besseren mechanischen Eigenschaften, also ein kostenaufwendigeres Material.

Diesem Zweck dienten in der Vergangenheit die verschiedenen Mörtel, welche die übergebene Kraft verteilen und nach Erhärtung ein lasttragendes Element der Konstruktion bilden. Diesem Zwecke dienten gleichfalls die verschiedenen Unterlagen und Zwischenschichten, wie Holz, Papier, elastische Schichten z. B. Kunststoffschichten, usw. Die Mörtel- und Ausfüllschichten sichern in vielen Fällen zugleich auch die Richtung und Isolierung.

Wenn jedoch die Lager der benachbarten Körper (Elemente, usw.) sich im Verhältnis zueinander ändert — z. B. infolge von Setzung, Schwinden, Wärmedehnung, Änderung der dauernden Belastung, usw. — treten schädliche Erscheinungen auf. Der veränderten Lage entsprechend ändert sich auch das Kräftespiel, es können sich derartige Spitzenbeanspruchungen ergeben, die weder der Mörtel, noch das Bauelement verträgt, Beschädigungen treten auf und außerdem hört auch die Dichtungs-, Isolierungswirkung auf.

Solche Erscheinungen kann man z.B. bei dem Tunnelbau erleben. Infolge der Abmessungstoleranz bei der Erzeugung war das Zusammenpassen der vorgefertigten Wandteile oft nicht einwandfrei. Deshalb sind sehr viele Fertigteile unter dem auf sie einwirkenden großen Druck der Schildpressen zusammengebrochen. Wenn es gelungen war, die Gleichmäßigkeit der Fugen beim Bau zu sichern, dann traten später infolge des mit der Zeit sich langsam ändernden Erddruckes Verschiebungen ein, die das eingebaute Bindematerial zerstörten und gleichzeitig die Dichtungs- und Isolierungswirkung desselben vernichteten.

Viel Sorgen machte auch der Ufermauerbau in stehenden Gewässer. Auf die am Ufer erbaute Wand übte das Eis einen großen Druck aus, es setzte die Verkleidung in Bewegung und drückte die Bindeschicht ab. Dann unterhöhlte die starke dynamische- und to Saugewirkung des Wellenschlages gänzlich die Ufermauer und richtete dieselbe zugrunde.

Sogar bei solchen, lediglich als Wandkonstruktion betrachtbaren Bauobjekten, wie der Straßenbelag, hat die nicht entsprechend vorbereitete, keine gleichmäßige Unterstützung bietende Bettung oder Boden großen Schaden verursacht, nicht minder das Verfrosten der Bettung oder des Bodens mit nicht entsprechender Kernverteilung, was sich als Wirkungskraft eigentlich gleichfalls in der Änderung des Bodendruckes zeigte.

Aus der DE-AS 12 07 908 ist es bekannt, bei der Errichtung von Bauwerken, welche auf einer Seite einem im Lastfall wechselnden Druck ausgesetzt sein können, zwischen dem Bauwerk und dem anstehenden Boden, also in der Fuge zwischen Bauwerk und Boden oder Gebirge eine rheolog konsolidierende Masse vorzusehen, welche es erlaubt, daß bei einer Änderung der Zustaridsform der Masse infolge auftretender größerer Kräfte die Teile des Bauwerkes auch eine Lageveränderung ausführen können und dann nach Abklingen der äußeren Kräfte sich die Verfüllmasse wieder konsolidiert und hierbei ein satter Schluß zwischen Bauwerk und Boden gewährleistet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es bei der Erfindung im wesentlichen darauf ankommen, eine schadlose Bewegung der Teile gegeneinander bei größeren Drücken zu erlauben und eine im wesentlichen formschlüssige Verbindung zwischen Rückwand der Bauteile und dem anstehenden Erdreich zu gewährleisten, wobei es auch auf eine sichere Wahrung der Dichtheit der Konstruktion ankommt.

Es kommt somit darauf an, daß nicht nur die Fuge zwischen Rückwand der Bauwerke und dem anstehenden Boden mit dem rheolog konsolidierenden Material verfüllt werden soll, sondern auch die Bauteile durch entsprechende Fugen unterteilt werden und diese mit dem rheolog konsolidierenden Material verfüllt sein sollen.

Der Gegenstand der Erfindung ist aus den vorangestellten Ansprüchen ersichtlich.

Aufgabe der Erfindung war es also, Maßnahmen vorzusehen, die eine weitere Verbesserung der Dichtheit der Konstruktion bei künftiger Form- und Lageänderungen der Bauteile gewährleisten.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es also wesentlich, daß die Fugen zwischen den Wandelementen und auch zweckmäßigerweise zwischen der Wand und dem Material, das auf die Wand angreifend wirkt und eine dauernde Belastung ergibt (z. B. Erde, Felsen usw.) mit rheolog konsolidierendem Material verfüllt

ω werden, z. B. mit körnigem und/oder faserigem Material gemischtes Bitumen (Asphalt) Bentonitsuspension-Steinsplittmischung usw., und hiernach die relative Bewegung der Bauelemente abgewartet wird, bis der Überbau in einem annähernden Gleichgewichtszustand gelangt, und danach jedoch die Fugen an ihren offenen Enden durch die eigene Konsolidierung der rheolog konsolidierenden Schicht oder mittels besonderer Abschiußieiie usw. abgeschlossen werden.

Die rheolog konsolidierenden Materialien sind im allgemeinen Konglomerate, die aus körnigen und/oder faserigen Teilchen bestehen und die Lücken zwischen den festen Teilchen durch halbflüssiges, flüssiges oder gasartiges Material ausgefüllt werden.

Das rheolog konsolidierende Material weicht dem Weg des Druckes bei einem höheren als ein gewisser Druck aus, ist also formänderungsfähig; gleichzeitig konsolidiert es sich bei einer Dicke, die geringer als ein gewisser Grenzwert ist, wobei der hier auftretende Druck eine gewisse Grenze überschreitet und in diesem Zustand auch für die Aufnahme eines größeren Druckes geeignet ist

Wenn der Tunnel auf obige Weise aus Wandelementen erbaut wird, so drückt sich das z. B. aus Asphalt bestehende Fugenfüllmaterial so lange durch die Fugen der Tunnelwand heraus, bis der annähernde Gleichgewichtszustand sich einstellt, so können die Fugen so dünn werden, daß die dünnere Asphaltschicht sich unter dem Druck konsolidiert. Sie wird dahzu fähig einen größeren Druck aufzunehmen, bildet eventuell in diesem Zustand eine Abschlußschichi in der Fuge — oder wenn die Abmessung der Fuge eine solche war, daß dieser Fall nicht eintreten konnte, waren die Fugen mit besonderen Abdeckelementen vom Tunnelinneren abgeschlossen, um in dieser Weise das weitere Herausquellen des Asphalts zu verhindern.

Die Erfindung wird anhand einer beispielsweise beschriebenen Ausführungsmethode für Tunnelbau unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eingehender beschrieben.

An den Abb. la—Ie wird das Verhalten der Fugen und des fugenfüllenden rheolog konsolidierenden Materials dargestellt und an den Abb.2a—2d das Beispiel eines Tunnelbaus.

Aus der Abb. la ist die anläßlich des Baues zustandegekommene regelmäßige Anordnung der Wandkonstruktionselemente, 1, II und III ersichtlich. Die Pfeile mit Strichellinie stellen die Resultanten der Kraftwirkungen dar, während mit kurzen Pfeilen die verteilte Belastung bezeichnet wurde.

Auf der A b b. Ib sind die Bauelemente im Verhältnis zueinander verschoben. Da das Material 1, welches die Fuge ausgefüllt, rheologen Charakter hat, gibt es der Bewegung nach und gruppiert sich in seiner Masse der neuen Lage entsprechend um. Es dringt von dem engeren Raum ir die weiteren Räume. Es vermittelt den Druck auch jetzt gleichmäßig. Ein Teil des Füllmaterials dringt am Ende der Fuge gegen den freien Raum nach außen. An der A b b. Ic zwischen dem Bauelement I und II wird die Fuge so dünn, daß das Ausfüllmaterial sich im Abschnitt »k« konsolidiert: das konsolidierte Material schließt selbst den Weg vor dem noch nicht konsolidierten, rheologen Teil des Ausfüllmaterials 1 ab, so daß dieser Teil nicht mehr aus der Fuge in den freien Raum dringen kann. Wenn die Fuge — wie auf Abb. Id sichtbar — mit separaten Abschlußelementen 2 — ζ. Β. Metalleisten — abgeschlossen wird, verhindert das nicht eine gewisse weitere Bewegung der Elemente, sondern ausschließlich nur das Ausdringen des Ausfüllmaterials 1. Natürlich kann — wie aus Abb. Ie ersichtlich — in gewissen Fällen sich auch hier der Abschnitt »K« bilden, an welchen die Konsolidierung des Ausfüllmaterials 1 erfolgt.

Die Abb.2a stellt den Querschnitt eines im Bau befindlichen Tunnels dar, die A b b. 2c zeigt vergrößert den in der A b b. 2a mit »A« bezeichnete Bereich des Tunnels und die A b b. 2d den in der A b b. 2b mit »B« bezeichneten Bereich desselben.

In der Fuge des Bauelementes 3 und dem Ausfüllmaterial 4 — z. B. Beton — das zwischen den Felsen und das Bauelement injiziert wurde, ist Asphalt I untergebracht.

Auf die Konstruktion wirken während des Bauvorganges die in der Abb.2b mit Pfeilen bezeichneten Schilddruckkräfte und die an den A b b. 2c und 2d mit Pfeilen bezeichneten Injektionskräfte und dann später der Gesteindruck ähnlicher Richtung ein, dessen Größe und Verteilung sich jedoch in der Zeit ändert. Die Baufertigteile 3, welche die Konstruktion bilden, ändern ihre relative Lage infolge der Krafteinwirkungen in der Zeit, infolgedessen sich auch die ursprüngliche Form und Schichtendicke des Asphaltes 1 ändert. Nachdem man — nach ein-zwei Monaten — feststellt, daß der annähernde Gleichgewichtszustand zustande kam, schließt man die zwischen den Bauelementen 3 bestehenden Fugen von innen mit den Abschließplatten 2 ab.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde beim Tunnelbau versuchsweise ausprobiert. Es wurde festgestellt, daß infolge seiner Anwendung der Bruch einzelner Bauelemente, der früher oft vorgekommen ist, praktisch vollkommen aufhörte, die Konsolidierung des rheolog konsolidierenden Materials in den Fugen in den meisten Fällen erfolgte und die volle Wasserdichtigkeit der Konstruktion bei allen meßbaren Formveränderungen bestehen blieb.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Errichtung von Wandkonstruktionen, insbesondere von Tunnelwänden, welche im Lastfall Form- bzw. Lageänderungen durch die Wandkonstruktion beeinflussende Kräfte ausgesetzt sind und bei welchen der; Raum, d. h. die Fuge zwischen Rückwand der Konstruktion und dem anstehenden Erdreich mit rheolog konsolidierender Masse verfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktionen durch entsprechende durchgehende Fugen unterteilt und diese mit der rheolog konsolidierenden Masse in entsprechendem Maße verfüllt werden und hiemach bei Ermöglichung einer relativen Bewegung der Bauelemente abgewartet wird, bis die WandkonstruLtion in einen annähernden Gleichgewichtszustand gelangt, und danach die Fugen an ihren offenen Enden durch die eigene Konsolidierung der rheolog konsolidierenden Schicht abgeschlossen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugen mittels besonderer Abschlußteile abgeschlossen werden.